开关电源EMC测试的主要项目包括以下几个方面:
辐射发射测试:评估设备在空间中产生的电磁辐射干扰,符合CISPR32/EN55032标准,检测频率范围通常为30MHz至1GHz [2][9][17]。
传导发射测试:评估设备通过电源线传导的电磁干扰,同样依据CISPR32/EN55032标准,检测频率范围为150kHz至30MHz [2][9][17]。
静电放电(ESD)抗扰度测试:模拟静电放电对设备的影响,依据IEC 标准,测试电压通常为8kV(接触放电)或15kV(空气放电)[1][2][9]。
射频辐射抗扰度测试:评估设备在射频电磁场下的抗干扰能力,依据IEC 标准,测试场强通常为1 V/m至3 V/m[1][2][9]。
电快速瞬变脉冲群(EFT)抗扰度测试:模拟电快速瞬变脉冲群对设备的影响,依据IEC 标准,测试电压通常为±2kV(线对线)和±4kV(线对地)[1][2][9]。
浪涌抗扰度测试:模拟雷击或浪涌对设备的影响,依据IEC 标准,测试电压通常为±4kV[1][2][9]。
电压跌落与短时中断抗扰度测试:评估设备在电压瞬时跌落或短时中断情况下的稳定性,依据IEC 标准[1][2][9]。
工频磁场抗扰度测试:评估设备在工频磁场下的抗干扰能力,依据IEC 标准[1][2][9]。
开关电源EMC测试各项目整改方法及应对措施主要包括以下几个方面:
干扰特性与初步判断:了解干扰类型与频段关系,150kHz-1MHz频段以差模为主,1MHz-5MHz频段差模和共模干扰共同作用,5MHz以后基本上为共模干扰。通过在Y电容引脚上并联电阻串联电容的电路,可以估测共模干扰[77]。
硬件电路整改措施:包括保险部分处理、滤波器应用、前端EMI零件选择等。建议在保险后添加差模电感或电阻,小功率电源采用PI型滤波器,前端π型EMI零件中差模电感负责低频EMI,必要时可串联磁珠[77]。
元件更换与优化:提出更换低内阻电容、改进变压器绕制、改良π型滤波电路中Buck电容的放置方式等建议[77]。
屏蔽与接地处理:建议用铜箔屏蔽共模电感,处理开关管,添加差模电感等[77]。
其他整改措施:包括加大X2电容、电容与电感、辅助绕组处理、差模电路添加、整流桥并电容等[77]。
针对不同频段的干扰问题,具体的整改方法还包括:
差模干扰:通过增加差模电感或电阻,优化PCB布局,减少差模辐射的环路面积[80]。
共模干扰:通过加大X电容、共模电感,或在Y电容引脚上并联电阻串联电容的电路,有效抑制共模干扰[77]。
高频干扰:在高频变压器漏感控制中,选择合适磁芯、减少绕组间的绝缘层和增加绕组间的耦合度等措施[86]。
PCB布局问题:优化PCB布局,减少高速信号线与电源线的接近,增加地平面分割,隔离数字电路与模拟电路[5]。
开关电源EMC整改的常用技术手段主要包括以下几个方面:
干扰特性与初步判断:根据干扰频率范围判断干扰类型,150kHz-1MHz以差模为主,1MHz-5MHz差模和共模共同作用,5MHz以后基本上为共模干扰。通过在Y电容引脚上并联电阻串联电容的电路,可以估测共模干扰[77]。
屏蔽与接地处理:建议用铜箔屏蔽共模电感,处理开关管,添加差模电感等[77]。
其他整改措施:包括加大X2电容、电容与电感、辅助绕组处理、差模电路添加、整流桥并电容等[77]。
减少dV/dt和dI/dt:采用软恢复特性二极管或同步整流技术,使用有源功率因数校正技术,合理设计滤波器,优化接地处理,实施有效屏蔽,以及合理的PCB设计[86]。
高频变压器漏感控制:建议选择合适磁芯,减少绕组间绝缘层,增加绕组间耦合度[86]。
PCB布局优化:合理设计PCB布局,减少dV/dt和dI/dt,优化接地处理,实施有效屏蔽[78]。
滤波器设计:在输入端口滤波优化、主功率部分改进、PCB回路优化等[86]。
屏蔽措施:在变压器外部增加屏蔽铜箔并接入热地,将MOS管和双向二极管的散热片接入热地[92]。
接地设计:确保PCB板和机壳间接地采用铜柱连接,对不适合用铜柱连接的采用较粗的导线,并就近接地[96]。
RC吸收电路:在开关管以及输出整流二极管两端加RC吸收电路,吸收浪涌电压[96]。
共模电感处理:将共模电感用铜箔屏蔽后接到大电容的地,或将共模电感上并联一个几k到几十k电阻[103]。
MOS管驱动电阻调整:可以用增大MOS驱动电阻来减少MOS管高速开通关断引起的干扰[111]。
PCB布局优化:在PCB设计时,将大电解电容、变压器、MOS构成的电路环尽可能的小,以减少辐射发射[85]。
信号线处理:在单层板或双层板上时钟线两侧包地线,减小时钟线回流面积[104]。
电源线处理:在电源线上套磁环进行验证,以抑制宽带噪声[104]。
滤波器接地:检查滤波器接地是否良好,建议金属外壳滤波器直接接地[104]。
去耦电容:在IC的Vcc和GND之间加装去耦电容,容量在0.01μF至0.1μF之间,安装时注意电容器引线应尽可能短[107]。
信号线远离干扰源:使信号线远离干扰源,以减少干扰[107]。